Язык Visual Basic 2010 Express является объектно-ориентированным языком и, соответственно, оперирует терминами объектно-ориентированного программирования, например, такими как класс, экземпляр класса, метод, событие, свойство .
Классом называют совокупность определѐнных правил, задающих одинаковое поведение для некоторых групп объектов. В качестве объектов в VB рассматриваются функциональные части приложений (программ). В VB подобными объектами, например, являются экранные формы, такие элементы управления, как кнопки, надписи, текстовые поля и т. д. Практически класс может пониматься как некий шаблон, по которому могут быть созданы эти объекты, называемые экземплярами данного класса. Например, кнопка как разновидность элементов управления – это класс, а каждая конкретная кнопка со своими геометрическими размерами, надписями и т. п., помещѐнная на форму, – это экземпляр класса. Классы характеризуются свойствами, методами и событиями. Кратко рассмотрим эти понятия.
Свойства в Visual Basic 2010 Express представляют некоторые сведения об объекте и связаны с механизмом формального описания атрибутов объекта. Каждый объект может обладать специфическими свойствами. Например, если имеется объект класса «Кнопка», то он может иметь следующие свойства: размер, цвет, местоположение, функциональное поведение (имитация нажатия) и т. д. Свойства могут иметь фиксированный набор значений (например, выбор, представленный в виде выпадающего списка, цвета кнопки), и произвольный (например, размеры кнопки).
Методы представляют собой процедуры и функции , объявляемые внутри классов. Они могут быть использованы для конкретного экземпляра класса или для самого класса, т. е. методы представляют действия, которые может выполнить объект. Например, методом для объекта класса «Кнопка» может быть процедура «Скрыть кнопку» и т. п.
События это уведомления, получаемые объектом от других объектов или приложений или передаваемые объектом в другие объекты или приложения. События позволяют объектам выполнять действия при появлении определенных обстоятельств. Примером события могут служить «Нажатие кнопки» или «Наведение курсора мыши на кнопку».
Все функциональные части приложения рассматриваются как объекты, содержащие в себе некоторые свойства и способные выполнять определённые методы и генерировать события.
Одними из основных понятий в объектно-ориентированном программировании являются наследование, полиморфизм и инкапсуляция.
Наследование позволяет передавать свойства и методы объекта от предка к потомку.
Это означает, что один объект может быть построен на базе другого. При этом могут быть унаследованы свойства, методы и события. Например, в программе Visual Basic 2010 Express имеется объект «Кнопка», предусматривающий прямоугольную форму кнопки. Требуется создать новый объект, отличающийся только формой кнопки. В таком случае создаётся новый класс кнопок на основе уже существующего класса прямоугольных кнопок. При этом в новом классе изменяются только геометрические параметры кнопки, а все остальные свойства, методы и события этого класса остаются неизменными.
Полиморфизмом называют способность объектов разных классов использовать один и тот же метод. При этом в зависимости от объекта, использующего данный метод, будет выполняться различный набор действий. Например, при использовании метода с именем «Выбрать объект» в разных случаях будут выполняться разные действия в зависимости от того, к какому классу объект принадлежит. Так, применение метода «Выбрать объект» для объекта «Кнопка» может привести к появлению рамки вокруг этой кнопки. Применение метода с тем же именем («Выбрать объект»), используемого для объекта «Текстовое поле», приведёт к появлению мигающего курсора в этом текстовом поле.
Инкапсуляция это свойство языка программирования, позволяющее объединить и защитить данные и код в объекте и скрыть реализацию объекта от пользователя (прикладного программиста). При этом программисту предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Например, для построения кнопки четырёхугольной формы используются определѐнные процедуры и функции, спрятанные (инкапсулированные) в классе «Кнопка», и программисту они на прямую не доступны, таким образом, он не может «сломать» кнопку, случайно изменив еѐ геометрию. В то же время программисту доступны все открытые свойства, например ширина и высота кнопки.
Основные понятия об алгоритмах
Понятие алгоритма
Понятие алгоритма является одним из основных понятий современной математики. Еще на самых ранних ступенях развития математики (Древний Египет, Вавилон, Греция) в ней стали возникать различные вычислительные процессы чисто механического характера. С их помощью искомые величины ряда задач вычислялись последовательно из исходных величин по определенным правилам и инструкциям. Со временем все такие процессы в математике получили название алгоритмов (алгорифмов).
Термин алгоритм происходит от имени средневекового узбекского математика Аль-Хорезми, который еще в IX в. (825) дал правила выполнения четырех арифметических действий в десятичной системе счисления. Процесс выполнения арифметических действий был назван алгоритмом.
С 1747 г. вместо слова алгоризм стали употреблять алгорисмус, смысл которого состоял в комбинировании четырех операций арифметического исчисления — сложения, вычитания, умножения, деления.
К 1950 г. алгорисмус стал алгорифмом. Смысл алгорифма чаще всего связывался с алгорифмами Евклида — процессами нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел, наибольшей общей меры двух отрезков и т.п.
Под алгоритмом понимали конечную последовательность точно сформулированных правил, которые позволяют решать те или иные классы задач. Такое определение алгоритма не является строго математическим, так как в нем не содержится точной характеристики того, что следует понимать под классом задач и под правилами их решения.
Характеристики исполнителя
Всякий алгоритм составляется в расчете на конкретного исполнителя с учетом его возможностей. Для того чтобы алгоритм мог быть выполнен, нельзя включать в него команды, которые исполнитель не в состоянии выполнить. Нельзя повару поручать работу токаря, какая бы подробная инструкция ему не давалась. У каждого исполнителя имеется свой перечень команд, которые он может исполнить. Совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя. Каждая команда алгоритма должна определять однозначно действие исполнителя. Такое свойство алгоритмов называется определенностью (или точностью) алгоритма.
Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в его систему команд. Это свойство алгоритма называется понятностью. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составленным алгоритмом.
Требования к алгоритмам
Алгоритмом, таким образом, называется система четких однозначных указаний исполнителю, которая определяет последовательность действий над некоторыми объектами и после конечного числа шагов приводит к получению требуемого результата.
Свойства алгоритмов. Каждое указание алгоритма предписывает исполнителю выполнить одно конкретное законченное действие. Исполнитель не может перейти к выполнению следующей операции, не закончив полностью выполнения предыдущей. Предписания алгоритма надо выполнять последовательно одно за другим, в соответствии с указанным порядком их записи. Выполнение всех предписаний гарантирует правильное решение задачи.
Поочередное выполнение команд алгоритма за конечное число шагов приводит к решению задачи, к достижению цели. Разделение выполнения решения задачи на отдельные операции (выполняемые исполнителем по определенным командам) — важное свойство алгоритмов, называемое дискретностью.
Анализ примеров различных алгоритмов показывает, что запись алгоритма распадается на отдельные указания исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Каждое такое указание называется командой. Команды алгоритма выполняются одна за другой. После каждого шага исполнения алгоритма точно известно, какая команда должна выполняться следующей. Алгоритм представляет собой последовательность команд (также инструкций, директив), определяющих действия исполнителя (субъекта или управляемого объекта).
Таким образом, выполняя алгоритм, исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и вместе с тем получать нужный результат. В этом случае говорят, что исполнитель действует формально, т.е. отвлекается от содержания поставленной задачи и только строго выполняет некоторые правила, инструкции.
Это очень важная особенность алгоритмов. Наличие алгоритма формализовало процесс, исключило рассуждения. Если обратиться к другим примерам алгоритмов, то можно увидеть, что и они позволяют исполнителю действовать формально. Таким образом, создание алгоритма дает возможность решать задачу формально, механически исполняя команды алгоритма в указанной последовательности.
Построение алгоритма для решения задачи из какой-либо области требует от человека глубоких знаний в этой области, бывает связано с тщательным анализом поставленной задачи, сложными, иногда очень громоздкими рассуждениями. На поиски алгоритма решения некоторых задач ученые затрачивают многие годы. Но когда алгоритм создан, решение задачи по готовому алгоритму уже не требует каких-либо рассуждений и сводится только к строгому выполнению команд алгоритма.
Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в его систему команд. Это свойство алгоритма называется понятностью. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составленным алгоритмом.
Еще одно важное требование, предъявляемое к алгоритмам, — результативность (или конечность) алгоритма. Оно означает, что исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов.
Разработка алгоритмов — процесс творческий, требующий умственных усилий и затрат времени. Поэтому предпочтительно разрабатывать алгоритмы, обеспечивающие решения всего класса задач данного типа. Например, если составляется алгоритм решения кубического уравнения ах3 + bx2 +cx + d = 0, то он должен быть вариативен, т.е. обеспечивать возможность решения для любых допустимых исходных значений коэффициентов а, Ь, с, d. Про такой алгоритм говорят, что он удовлетворяет требованию массовости. Свойство массовости не является необходимым свойством алгоритма. Оно скорее определяет качество алгоритма; в то же время свойства дискретности, точности, понятности и конечности являются необходимыми (иначе это не алгоритм).
Практическая часть
Практическая часть методических указаний содержит руководство и задания по 32 лабораторным работам, относящимся к разделам:
Запись алгоритмов в словесной и в графических формах;
Запись решения на псевдокоде;
Составление программ на языке программирования Visual Basic 2010 Express.
По результатам лабораторной работы обучающиеся составляют и защищают отчет.
Лабораторная работа 1
Цель лабораторной работы
Целью лабораторной работы является ознакомление со словесной формой записи алгоритмов.
В процессе лабораторной работы решаются задачи словесного описания алгоритмов на примере решения следующих задач:
1. Вычисление факториала числа;
2. Нахождение минимального числа последовательности.
Теоретические сведения
Алгоритмы можно записывать по-разному. Форма записи, состав и количество операций алгоритма зависят от того, кто будет исполнителем этого алгоритма. Если задача решается с помощью ЭВМ, алгоритм решения задачи должен быть записан в понятной для машины форме, т. е. в виде программы. Всякий алгоритм может быть:
записан на естественном языке (словесное представление алгоритмов);
изображен в виде блок-схемы;
записан на языке программирования.